基于SDN的量子保密通信网络的设计和路由优化

发布时间：2021-01-10 11:04

　　随着互联网的发展,信息安全问题愈发受到人们的重视。人们也一直在研究多种方式的加密方案。但随着超级计算机的发展,单靠复杂计算来进行加密的方案已不再安全。基于量子力学基本原理的量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）搭配一次一密（One Time Pad,OTP）的加密方案可以在理论上保证信息传输的绝对安全。基于此,近些年来,量子保密通信网络正以前所未有的势头迅猛发展。特别是在2016年,第一颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射,使量子保密通信网络进入了大规模组网的时代。在量子保密通信网络中,由于量子密钥制备设备昂贵,实验条件要求苛刻等限制因素的存在,使得网络中的量子密钥资源变得十分珍贵。因此如何管控好整个网络的密钥资源,成为一个迫在眉睫需要解决的问题。近些年,软件定义网络（Software Defined Network,SDN）进入人们的视野,它的关键技术OpenFlow将控制层面从网络设备里剥离出来集中管理,最终实现了对网络资源的灵活控制。本文充分结合SDN的优势,提出了一种基于SDN的量子保密通信网络的设计方案,并提出了相应的动态路由算法。本文首先介... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 量子保密通信网络的发展
        1.1.1 DARPA量子保密通信网络
        1.1.2 欧洲的量子骨干网络
        1.1.3 东京量子密钥分发网络
        1.1.4 我国量子保密通信网络的发展
    1.2 软件定义网络的发展
    1.3 论文主要内容及章节安排
第二章 基于SDN的量子保密通信网络基础
    2.1 量子比特及其特性
        2.1.1 量子比特
        2.1.2 量子态不可克隆定理
        2.1.3 海森堡不确定性定理
    2.2 量子密钥分发协议
        2.2.1 BB84协议
        2.2.2 B92协议
    2.3 经典网络中的路由算法
    2.4 软件定义网络基础
        2.4.1 SDN基本原理
        2.4.2 SDN接口协议
    2.5 本章总结
第三章 基于SDN的量子保密通信网络架构模型设计
    3.1 量子保密通信网络系统
        3.1.1 量子保密通信网络系统架构
        3.1.2 网络中的量子密钥分配
        3.1.3 量子保密网络分层模型
        3.1.4 基于SDN的量子保密通信网络的设计意义
    3.2 基于SDN的量子保密通信网络节点模型设计
        3.2.1 控制器节点模型设计
        3.2.2 中继节点模型设计
        3.2.3 终端节点模型设计
        3.2.4 Super控制器节点模型设计
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 SDN网路拓扑
        3.3.2 仿真实验结果分析
    3.4 本章总结
第四章 基于SDN的量子保密通信网络路由研究
    4.1 基于SDN的量子保密通信网络路由基础
        4.1.1 密钥使用原理
        4.1.2 最短路径算法
    4.2 基于SDN的量子保密通信网络路由的实现
        4.2.1 路由算法基本思想
        4.2.2 路由算法实现步骤
        4.2.3 路由算法理论分析
    4.3 路由仿真与性能分析
        4.3.1 仿真环境搭建
        4.3.2 路由适用性验证
        4.3.3 路由算法性能对比
    4.4 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]世界首条量子保密通信干线开通[J]. 王晋岚.  科学. 2017(06)
[2]世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”交付使用[J]. W.HT.  军民两用技术与产品. 2017(03)
[3]揭秘全球首颗量子卫星[J].   中国无线电. 2016(08)
[4]基于OpenFlow的数据中心网络负载均衡算法[J]. 董宏成,郑飞毅.  电子技术应用. 2016(05)
[5]路由协议OSPF的研究与仿真[J]. 马素刚.  计算机系统应用. 2016(05)
[6]数据中心网络多路径路由算法[J]. 杨洋,杨家海,秦董洪.  清华大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]量子通信网络发展概述[J]. 许华醒.  中国电子科学研究院学报. 2014(03)
[8]二项分布、Poisson分布与指数分布之间关系的探讨[J]. 王丽芳.  河南教育学院学报(自然科学版). 2013(02)
[9]自由空间量子通信的光子偏振[J]. 俞重远,李明,芦鹏飞.  北京邮电大学学报. 2013(02)
[10]基于成本最优的IP路由算法[J]. 赵喜求,黄宝座.  广东通信技术. 2012(10)



本文编号：2968593